TD n 2 Noyau Linux et Bootloader

Transcription

1 Le but de ce TD est de vous familiariser avec le noyau Linux. Vous commencerez par configurer et compiler un noyau avant d y ajouter des fonctionnalités. 1.1 Installation du Noyau Linux Utilisation d un noyau préinstallé sur une image Si vous ne l avez pas déjà fait, récupérez à l adresse suivante une image disque contenant les sources du noyau pour ce TD : Une fois le fichier téléchargé, il faut ajouter ce nouveau disque virtuel à la machine virtuelle (si votre machine virtuelle est suspendue, cela n est pas possible ; il faut que celle-ci soit arrêtée). Aller dans la configuration de votre machine et ajouter celui-ci au contrôleur Serial ATA (Contrôleur SATA). Vous pouvez alors démarrer votre machine virtuelle avec ce disque dur supplémentaire. Pour monter cette image dans l arborescence de votre système de fichier dans /work/td02 : mkdir /work/td02 mount /dev/sdb1 /work/td02 Vous avez maintenant accès dans /work/td2 aux sources de noyau Linux Récupération du noyau Dans le cas où vous auriez besoin d installer vous-même votre noyau à partir de sources qui se trouvent sur le site il vous faudra vérifier que l archive fournie avec la clé de kernel.org qui a le numéro 0x E: gpg --keyserver hkp://keys.gnupg.net --recv-keys E gpg --verify linux tar.sign linux tar et à installer les sources dans /usr/src. 1.2 Familiarisation avec les sources du noyau Le noyau linux avec lequel nous allons travailler est le noyau pour sa taille un peu plus réduite ; les sources de cette version du noyau font tout de même 420Mo et représentent plus de de lignes de code C plus la documentation Il est donc important de se «familiariser» avec l organisation des sources du noyau! Vous pourrez vous aider des vos outils habituels comme locate, find, grep, ctags, Vous pouvez vous amuser à chercher : le code source du driver pour ne2k (la carte émulée de notre machine virtuelle) la documentation sur les cartes TV DVB (Digital Video Broadcast) supportées par le noyau 2 Configuration et Compilation du noyau 2.1 Configuration du noyau Nous souhaitons construire un noyau Linux pour une configuration aux ressources limitées. Nous devons donc inclure dans cette configuration le minimum de pilotes afin de réduire au minimum l emprunte mémoire du noyau que nous utiliserons (au passage, cela gagnera aussi énormément de temps de compilation). Vous partirez d une version minimale (make allnoconfig) du noyau et ajouterez les pilotes au besoin (sous forme de module ou build-in). Ne décochez aucune option sur cette configuration de base sous peine de produire un noyau non fonctionnel. 1 1

2 Comme nous sommes sous console, pour configurer le noyau, vous utiliserez make menuconfig and installant auparavant le paquetage libncurses-dev. Le but de ce travail est de vous faire créer un noyau très petit qui se compile très vite et qui vous fournisse un support pour les TD suivants. Vous veillerez à activer les fonctionnalités suivantes sur votre noyau (en tant que fonction incluse dans le noyau et non en tant que module). Pour pouvoir faire une configuration correcte des fonctionnalités dans le noyau, il est nécessaire de connaître la configuration matérielle pour laquelle votre noyau est compilé. Dans notre cas, la configuration matérielle est celle fournie par la machine virtuelle. Voici donc une courte description de celle qui vous est fournie : Microprocesseur : c est celui de votre machine physique car VirtualBox est un virtualiseur Mémoire : 256Mo Disques durs IDE (avec contrôleur de disques Intel PIIX) Disques durs SATA (avec contrôleur de disques SATA AHCI) avec formatage des partitions en ext3 CD-ROM : IDE (utilise soit votre lecteur physique, soit une image iso) Carte réseau : pcnet32 ou intel e1000 Contrôleur USB : USB 2.0 Il est donc nécessaire d activer les drivers dans le noyau afin de pouvoir communiquer avec ces matériels : Configuration générale du noyau pour un PC x86 (processeur, mémoire, réseau, input classiques) General setup ---> [*] Support for paging of anonymous memory (swap) [*] System V IPC () Kernel log buffer size (16Ko) [*] Optimize for size [*] Enable loadable module support ---> [*] Module unloading Processor type and features ---> [*] Symmetric multi-processing support [*] Single-depth WCHAN output Processor Family (lire la documentation et voir le numéro model name et cpu_family dans /proc/cpuinfo) [*] Generic x86 support [*] Enable x86 board specific fixups for reboot High Memory Support (off) [*] Reserve low 64K of RAM on AMI/Phoenix BIOSen Power Management and ACPI options ---> [*] Power Management support [ ] Suspend to RAM and standby [*] CPU idle PM support Bus options (PCI etc.) ---> [*] PCI support Executable file formats / Emulations ---> [*] Kernel support for ELF binaries Networking support ---> Networking options ---> <*> Packet socket <*> Unix domain sockets [*] TCP/IP networking Pas de support IPSec 2 2

3 Pas de support IPv6 [ ] Wireless [*] Block devices ---> <*> Loopback device support <*> RAM block device support Input device support ---> <*>Generic input layer (needed for keyboard, mouse ) [*] Provide legacy /dev/psaux device [*] Event Interface Mice ---> <*> PS/2 mouse (mais pas les sous-sections) Character devices ---> [*] Support for binding and unbinding console drivers [*] HID Devices ---> <*> Generic HID support [*] USB Support <*> Support for Host-side USB <*> UHCI HCD (most Intel and VIA) File systems ---> <*> Second extended fs support <*> Ext3 journaling file system support [*] Dnotify support [*] Inotify file change notification support [*] Inotify support for userspace <*> FUSE (Filesystem in Userspace) support Pseudo filesystems ---> [*]Virtual memory file system support (former shm fs) [ ] Network File Systems * Native language support ---> <*> NLS ISO (Latin 1; Western European Languages) Kernel Hacking ---> [*] Compile the kernel with frame pointers [*] Enable verbose x86 bootup info message Library routines ---> <*> CRC32c (Castagnoli, et al) Cyclic Redundancy-Check Configuration pour le support des matériels spécifiques de la machine virtuelle Support SCSI et IDE Enable the block layer ---> [*] Block layer SG support v4 3 3

4 <*> ATA/ATAPI/MFM/RMM support ---> <*> generic ATA/ATAPI disk support [*] ATA Disk support <*> generic/default IDE chipset support <*> Platform driver for IDE interfaces <*> PNP EIDE support [ ] Probe IDE PCI devices in the PCI bus order <*> Generic PCI IDE Chipset Support <*> Intel PIIX/ICH chipsets support SCSI device support ---> <*> SCSI device support <*> SCSI disk support <*> SCSI CDROM support <*> SCSI generic support [*] SPI support Support SATA <*> Serial ATA and Parallel ATA Drivers (libata) ---> <*> AHCI SATA support Contrôleurs réseaux [*] Network device support ---> [*] Ethernet (10 or 100 Mbit) ---> [*] EISA, VLB, PCI and on board controllers <*> AMD PCnet32 PCI support <*> PCI NE2000 and clones support (see help) [*] Ethernet (1000 Mbit) ---> <*> Intel PRO/1000 Gigabit Ethernet support [ ] Ethernet ( Mbit) [ ] Wireless LAN En quittant la configuration, le programme vous demande de confirmer l enregistrement de votre configuration. Cette configuration sera enregistrée dans le fichier.config. Si vous souhaitez faire une sauvegarde de ce fichier de configuration, il vous suffit de copier ce fichier sous un autre nom. Mais le Makefile du noyau prendra toujours le fichier.config comme étant le fichier de référence par rapport auquel il fera la compilation. Et n oubliez pas non plus d activer la bonne option à make pour avoir une compilation le plus rapide possible : make -j 2 x nb cœurs 2.2 Test et déploiement du noyau Test du noyau avec une machine virtuelle Une fois la compilation terminée, il ne vous reste plus qu à installer ce nouveau noyau. Pour éviter de modifier le système ave lequel vous travaillez, nous allons utiliser un système émulé dans environnement virtuel. Pour cela, nous allons utiliser qemu qui va nous permettre de démarrer un système existant avec ce nouveau noyau compilé. 4 4

5 qemu-system-i386 m 64 kernel arch/x86/boot/bzimage hda../hda-bench.qcow2 append root="/dev/hda1" En cas d erreur c est que vous n avez pas inclus toutes les fonctionnalités nécessaires pour démarrer votre système. A vous de diagnostiquer la source possible de l erreur Installation du noyau sur votre système Vous pouvez aussi installer ce noyau pour votre machine virtuelle de travail (les pilotes pour les matériels émulés ont été inclus dans cette configuration). Commencez par copier les différents fichiers nécessaires (noyau, cartographie, configuration) dans /boot. Puis modifiez le chargeur de noyau qui est installé sur votre système (/boot/grub/grub.cfg) afin de vous proposer ce nouveau noyau au prochain reboot avec les bons paramètres. Ce noyau ne devra pas être le choix par défaut (pour continuer à travailler avec le système complet et bien configuré), mais un des choix possible du démarrage du système. Attention! La dénomination de la partition root de votre système utilise le système de nommage UUID. Celui-ci ne peut être utilisé dans notre cas présent (utilisation via un script dans un système de fichier alternatif pour le boot que l on verra lors d un prochain cours). Vous devrez donc remplacer dans le fichier de configuration de grub la définition de la partition root du système de fichier en remplaçant l UUID par root=/dev/sda1. Supprimez la référence à l UUID pour la remplacer par /dev/sda1 et supprimez l option quiet afin de pouvoir profiter de tous les messages du noyau lors de son démarrage. Supprimer aussi les deux lignes suivantes (echo et initrd. Nous verrons ces paramètres plus tard). Arrivez-vous à démarrer le système? Non? Si vous avez une erreur lors du démarrage, c est qu il manque une fonctionnalité dans le noyau. Il est alors nécessaire de bien connaître son système et de bien lire les messages dans la 5 5

6 console pour diagnostiquer le problème afin d ajouter les fonctionnalités nécessaires au démarrage. Cela peut être un travail long et fastidieux. Nous allons tenter de résoudre le premier problème rencontré. Le message est qu il y a un problème avec /devtmpfs (nous reviendrons sur la notion de /dev plus tard). Redémarrez le système sur le noyau qui fonctionnait (celui par défaut). Refaire le montage du deuxième disque pour avoir les sources du noyau. Dans la configuration du noyau, rechercher les symboles correspondant à TMPFS. Pour cela, il suffit de faire «/» puis de taper la chaîne que l on cherche. Activez les fonctionnalités nécessaires qui sont les suivantes : Device Driver ---> Generic Driver Options ---> [*] Create a kernel maintained /dev tmpfs [*] Automount devtmpfs at /dev Puis relancer la compilation pour générer un nouveau noyau que vous copierez bien dans /boot pour remplacer l ancien. Redémarrez votre système pour tester Il y a toujours un problème. Il manque le support pour cgroups. Ce pré-requis est dû à l utilisation de systemd qui est utilisé pour démarrer notre système actuellement. Pour éviter ce problème, nous allons changer de système de démarrage utilisé Changement du système de démarrage Nous avons vu en cours, qu il existe deux systèmes de démarrage : systemd (le plus récent) et sysvinit (le plus ancien). Nous allons demander à notre noyau de lancer sysvinit au lieu de systemd pour démarrer l ensemble des services. Pour cela, il faut ajouter le paramètre suivant pour le lancement de votre noyau dans le fichier de configuration grub.cfg : linux /boot/vmlinuz root/dev/sda1 init=/sbin/telinit ro Après redémarrage et sélection de votre noyau, celui-ci démarre bien (même si quelques erreurs subsistent, mais rien ne peut être parfait en si peu de temps). Pour éviter tout problème, redémarrez sur votre noyau par défaut (pas celui que nous venons de tester). 2.3 Application de patches au noyau Sur un noyau donné, il est possible d appliquer des patches (modifications) aux sources existantes afin de changer de version de noyau, sans avoir à re-télécharger l ensemble des sources, ou bien d ajouter des fonctionnalités spécifiques qui ne sont pas encore incluses dans les distributions des sources du noyau Téléchargement des patches et vérification des signatures Téléchargez les patches incrémentaux nécessaires pour passer de la version à Vous téléchargez aussi les signatures de ces patches (pour vérifier que vous n appliquez pas n importe quelle modification fournie par n importe qui) et vérifierez la légitimité des fichiers téléchargés. Pour cette étape, consultez la rubrique Pour appliquer les patches, vous avez la commande suivante qui fonctionnera dans 99% des cas (mais il est toujours bon d aller lire la page de manuel) : patch -p1 < fichier_de_patch Pour retirer un patch qui a été appliqué : patch -R < fichier_de_patch 6 6

7 2.3.2 Recompilation et installation du noyau Vous appliquerez les trois patches aux sources pour passer à la version du noyau Vous recompilerez le noyau (attention à bien vérifier qu il n y a pas de nouveaux paramètres introduits en faisant make oldconfig). Une fois ce nouveau noyau obtenu, testez-le avec qemu pour vérifier que vous avez bien obtenu quelque chose de fonctionnel. 7 7